机械设计说明书—管磨机的总体和结构设计.doc

南昌航空大学科技学院2011届学士学位论文 管磨机的总体和结构设计1引言我国是水泥大国,而水泥粉磨技术又直接影响到水泥工业的振兴和发展显而易见，提高水泥厂粉磨工艺水平对企业综合效益的影响是十分显著的降低能源消耗、减轻工人劳动强度以及延长球磨机的工作运转时间等问题是目前和今后研究和从事水泥生产工作者的首要任务显然，全面增强节能意识、优质意识和环保意识已成为广大水泥企业的当务之急随着体制的改革，企业内部的经济搞活，各部门对水泥的需求量在逐渐增多由于建材行业起步较晚、历史较晚，无论是水泥的质量，还是水泥的产量，都一时难以满足广大社会的需要为此，就影响提高水泥的产量、降低能源消耗、减轻工人劳动强度的因素很多，一般可分为工艺因素和机械因素两大类：1 影响球磨机产质量的工艺因素a 入磨物料粒度b 入磨物料水分c 入磨物料的特征与易磨性d 粉磨工艺流程e 对粉磨成品的比表面积要求2 影响磨机产质量的机械因素a 磨机筒体内的通风b 磨内结构c 研磨体级配和填充率 同时它存在着下列一些问题：a 当磨机结构一定时，转速不变的情况下，同层物料之脱离角不变，物料在磨内被搅动，效果差，粉磨效率受到影响;b 磨内增设隔仓板。

它不仅减少了粉磨空间，而且隔仓板附近粉磨效率很低，加剧了隔仓板的磨损;c 由于研磨体运动单调性，粉磨效率较低，装载磨体量大，而且球径也大，这样功能大大地增加;d 一般开流磨机被广泛地应用而存在欠粉磨现象，不仅降低了粉磨效率，增加电耗，而且产品质量不稳定 本次毕业设计是参照徐州力大集团的生产情况，得到张晓荣老师与其他同学的大力支持，在此一并致谢2 磨机的总体设计2．1 闭路循环系统与开流粉磨系统 对于开流系统，其流程简单、投资省、操作简便，但物料必须全部达到成品细度后才能出磨，因此要求产品细度较细时，已被磨细的物料将会产生过粉磨现象，并在磨内形成缓冲层，妨碍粗料进一步磨细有时甚至出现细粉包球现象，从而降低粉磨效率，提高了电耗，采用闭路系统可以消除过粉磨现象，使磨机的产量提高、电耗降低，同时闭路系统的产品粒度均匀，尤其是生料粉颗粒均匀，对煅烧熟料有利 在闭路系统粉磨时，由于要求出磨物料的细度较粗，一般采用球磨或中长磨与分级设备组成闭路系统，与二台球磨机组成闭路时，称为二级闭路系统 粉磨系统的选择应考虑入磨物料的性能产品种类、产品细度、产量、电耗、投资以及是否便于操作与维修等因素。

对长径比L/D=4-6的磨机，根据工厂经验，选用开流水泥磨，我们设计的水泥磨规格为Φ2.6×13mm,L/D=13/2.6=5,根据经验选用圈流水泥磨圈流系统流程图如图2-1所示： 图2-1 圈流系统流程图2.2 磨机的通风方式和水冷却2.2.1 磨内温升原因及危害　　对于干法原料磨及水泥磨而言，由于磨机在运转过程中，冲击和研磨物料的同时，大部分的电耗转换为热能，必然要引起磨机本身研磨体及物料温度的升高，一般可使温度升高几十度对于没有冷却措施的干法磨机内的物料出磨温度可达１００℃，其危害如下： a 对机械设备来说，由于磨机在运转过程中和停止运转时温差很大，可使磨机产生显著的热变形及热应力，引起机体的损伤，如：衬板的几何变形、衬板螺栓的折断、主轴承维护要求要易烧毁等 b物料的易磨性随温度的升高而降低，因为随着温度的升高,细小微粒的静电作用增强，使之易于凝聚和粘附，造成糊球现象严重，并使水泥质量降低（易造成水泥的速凝） 为了降低磨温，提高粉磨效率减少电耗、提高产品质量，通常采用加强磨内通风或磨内喷水冷却措施，均可提高磨机产量5—15%2.2.2 磨机通风方式 A 磨机的通风方式有三种： a 自然通风---仅只有磨机卸料端装设拔气筒，磨内风速（常指磨机最后一仓的风速，一般≤0.3mm/sec）要求入磨物料含水〈1-1.5%。

b 强力通风---在磨内卸料端装设排风机，实现磨内的强力通风，以除去磨内的水蒸气，改善粉磨条件，降低磨内温度，提高效率，一般来说其风速v<1m/sec. 对于开流磨的风速：v=0.7-1.2m/sec 对于圈流磨的风速：v=0.3-0.7m/sec 常用的风速： v=0.7m/sec 由于强力通风必须在磨机出口加收尘设备，通常用二级收尘设备：旋风收尘器与布袋收尘器或旋风收尘器与电收尘器的组合 c 分仓通风---在磨内一或二仓单独接出通风管，从磨尾空心轴穿出实现排风机强力分仓通风，这样可以使一或二仓细料及时由风管抽出，三仓仍延用自然通风，以降低磨内物料的流速，提高粉磨效率 本设计Φ2.6X13m磨机，选用自然通风 B 磨机通风量的计算： 自然通风时，需要从磨内抽出的风量，一般按每分钟抽出相当于磨机有效容积三倍的量，可用下式计算： v=πDL(1-φ) ×60×3/4 （2-1）式中：v-从磨内抽出的风量， m/h； D -磨机有效内径， m； Φ-钢球填充率， 以小数表示； L -磨机的有效长度， m ；则 v=π×(2.6-2×0.03) ×13×(1-0.27) ×60×3/4=3406 m/h通风管的斜度不小于50度，管道的风速为12-16m/sec,通风管道后的风量还应考虑30-40%的漏风系数，即：v=130-140%v .式中：v- 通过管道后的风量 m/h； v - 从磨内抽出的风量 m/h；风管的直径可按下式计算： d =1000(mm) （2-2）式中：d-风管的直径， （mm）v-管道内的风速 m/sec， 取v=14m/sec；则 d=1000=341(mm)圆整取d=340mm2.2.3 磨机的水冷却 1磨机筒体外部淋水冷却，设备简单，耗水量大，效果不甚理想，特别是对于大直径磨机，由于传动不良，效果不佳，且水还会腐蚀筒体，有碍卫生等，已日趋减少。

2喷水入磨冷却 水与高压空气经充分混合雾化后，喷入磨内，利用水蒸发时所需的热量而将磨内的热量带走，所以水又是表面活性物质，容易使微粒的聚结破坏解体，起到助磨作用为此适当的喷水入磨不仅可以降低必要的冷却，还可以提高磨机的产量5-10%，降低磨机电耗，但喷水入磨装置结构较为复杂a 采用喷水入磨冷却的温度界限 当入磨熟料温度〈50℃时,不宜采用； 当入磨熟料温度〉80℃时，若第一仓隔仓板处的温度保持在105--110℃左右，（要求一仓隔仓板处的温度不低于此值，以防止游离水使水泥水化，降低水泥强度，则可在细磨仓采用逆向或顺向喷水冷却； 当入磨温度〉100℃时，则可采用磨头与磨尾同时喷水入磨冷却，以保证出磨温度〈115℃b 喷水压力区喷水量 对于喷水压力，通过实践和控制在1.5kg/cm时,可得到较好的雾化效果，并使喷嘴耐用度提高对于雾水量，一般不超过磨机产量的2%，雾化水所需的压缩空气量为50升每公斤水，喷嘴直径可按300—350m/sec风速计算，由于喷水装置结构复杂，操作不方便，维修较困难，一般中小型工厂难于使用，故考虑采用磨外喷水冷却2.3 磨机各仓长度的确定 磨机各仓长度的确定目前尚无理论计算公式，一般均根据产品细度曲线来决定，也可以结合入磨物料粒度和物料的物理机械性能来确定，如果被粉磨物料难碎易磨的，则一仓应稍长一点，反之一仓应短些。

本设计规格为Φ2.6×13m，三仓磨，粗磨仓长为3.9m，中磨仓长为3.25m，细磨仓长为5.85m.2.4 研磨体的装载量 1．磨内磨料的平均填充率---指磨内各仓的研磨体填充率的算术平均值一般来讲，水泥厂多仓磨的平均填充率在0.25-0.35之间，其中以0.25-0.32最多关于各仓研磨体填充率的分配，目前可有两种分配方案：a 从磨机进料端向出料端，各仓研磨体填充率递减的方案，即ψ〉ψ>ψ；该方案可以人为的形成各仓间的料位高差，使之由进料端向出料端递减，以加快料流速度，且不易返料，可避免过粉磨现象，但由于各仓填充率较小，故段与段之间不易滚动，堆积紧密，以引起较大的偏心力矩，故粉磨效率受到一定的影响，而该方案对于圈流中长管磨机亦是经常采用的b 磨机进料端到出料端，各仓研磨体填充率递减的方案，即ψ〈ψ〈ψ；该方案具有限制磨内物料流速的缺点，且由于后仓料位高于前仓料面，必须带有扬料板的双仓层隔仓板，对于难磨的物料，细度要求较高的产品或磨机长径比较小时（L/D=2—3.5）这类磨机上比较成熟的经验是：水泥磨二仓比一仓高2-3%，生料磨二仓比一仓高1%或两仓相等这一方案也使用于强力通风的圈流磨机。

本设计磨Ø2.6X13m采用第一种方案，即ψ〉ψ>ψ 查管磨机毕业设计参考资料,取ψ=0.3,ψ=0.27,ψ=0.242 磨内研磨体的装载量GG=πDLψγ/4 （2-3）式中：G---磨内研磨体装载量， T； D---磨机有效内径， m； L---磨机有效长度， m；ψ--磨内研磨体填充率；γ—研磨体容重，一般可取4.5T/ m；G=π×(2.6-2×0.03) ×13×0.27=27.99(T) 3 磨内研磨体的级配与补充 （1）研磨体的级配 在磨机的同一仓中，为了减少研磨体之间的空隙率，增加对物料的粉磨机 会，限制物料的流速不致过快，常采用不同规格的研磨体按比例配合使用，几种规格的研磨体的配合比例，叫做研磨体的级配 钢球级配与填充率一样，直接影响到磨机产量，产品的质量和研磨体的磨损，钢球级配的合理选择，主要根据被粉磨物料的物理化学性能，磨机构造以及需求的产品细度等因素来确定 物料在粉磨过程中，一方面受冲击作用，另一方面受研磨作用，在研磨体装载量不变的情况下，小钢球比大钢球的总面积大，与物料的接触机会多，故增加小钢球的数量有助于提高粉磨能力，但从另一方面需要将大块的物料击碎才能进行有效的粉磨，此所以就必须增大钢球的直径，提高破碎效率。

所以，钢球的分配从进料端向出料端球径逐渐递减，磨机的最大钢球直径 参考建材部水泥工业技校发行的《粉磨工艺与设备》拉珠费夫经验公式D=28× （2-4）式中：d —进料物料的最大粒径，根据要求d=10mm所以D=28×=28×=60.132mm圆整取D=70mm.各级钢球的比例：可按二头小中间大的原则配合在满足物料粒度要求的前提下，平均球径应该小些，以增加接触面积，提高粉磨效率，前仓的最小球径等于后仓的最大球径物料经过长期的研磨后，研磨体的级配组合如下图2-2所示：图2-2 使用后的钢球级配组合未使用过的研磨体加入球磨机前的形状如下图1-3所示：图2-3 新研磨体级配组合  根据研磨体在各仓内的大小组合情况，级配分配如下：第一仓Dmax=70mm一仓: 钢球 Φ70 Φ60 Φ50 。